CN109909262B

CN109909262B - 一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液的处理方法

Info

Publication number: CN109909262B
Application number: CN201910124467.XA
Authority: CN
Inventors: 宋军; 孔德勇; 刘光聪
Original assignee: Liaoning Haitiange Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Liaoning Haitiange Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2039-02-20
Also published as: CN109909262A

Abstract

本发明公开了一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液的处理方法，解决了垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液两大污染废物难处理，处理成本较高的问题。该处理方法是将垃圾焚烧飞灰、固化基料、固化剂混合搅拌，形成固体混合料；在固体混合料中加入垃圾浓缩液，继续搅拌，形成均匀的浆状固液混合物；将稳定剂加入浆状固液混合物中，搅拌均匀，并放入模具中，进行养护，形成固化体，最后将固化体放置在垃圾填埋场的指定区域存放或填埋。本发明在保证固化体稳定性的基础上，不仅实现了垃圾焚烧飞灰的安全处置，同时还对垃圾填埋场和焚烧厂的垃圾浓缩液实现了原位资源化利用，实现了垃圾浓缩液和垃圾焚烧飞灰在厂区内的协同处置，大幅降低企业运行成本。

Description

一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液的处理方法

技术领域

本发明涉及大宗固废资源化利用和危险废物无害化处置技术领域，具体涉及一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液的处理方法。

背景技术

垃圾焚烧飞灰是指垃圾焚烧设备中烟气净化***捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰，由于含有铅、汞、铬等重金属以及高致癌物的二噁英等物质，被列入我国《国家危险废物名录》废物类别HW18(废物代码772-002-18)中。同时，在满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中6.3条要求后，可以进入生活垃圾填埋场填埋，享有危险废物豁免管权。

目前，我国生活垃圾焚烧飞灰常用处置方法为水泥固化加化学药剂制备成固化体后集中放置到垃圾填埋场指定区域，相关固化处置技术方案和行业标准已形成，如《生活垃圾焚烧飞灰固化稳定化处理技术标准》。但此种方式仍然存在消耗大量水泥资源、大量螯合剂的加入导致处置成本较高等弊端。

如申请号为201711480201.6的中国发明专利公开了一种垃圾焚烧飞灰固化螯合方法，该方法利用固化剂(粉煤灰、矿渣、流化床飞灰、矸石尾矿、江河淤泥沙、高岭土、水泥、硅粉、钢渣、赤泥)、无机螯合稳定剂(硫化钠、磷酸二氢钠、磷酸钠、硫酸亚铁、硫酸铁氯化铁)和有机螯合稳定剂(氨基二硫代甲羧型螯合树脂、二硫代甲酸盐衍生物、三聚硫氰酸三钠)中的至少一种进行固化飞灰，各种物料组合接近干法混合并通过机械压实成型后得到固化体，使用了大量的螯合剂，成本较高。

另外，粉煤灰、铁矿尾矿粉、脱硫石膏等典型大宗固废由于其产生量巨大，资源化利用水平较低，导致大量堆积，严重污染环境且严重浪费资源。垃圾浓缩液为垃圾渗滤液经膜处理后形成的含高浓度有机物、高盐和高氨氮的废水，目前主要以回灌垃圾堆体和回喷至焚烧炉处理，但是回灌方式会导致后续渗滤液膜处理***负担加剧，回喷方式会降低炉温，量大时严重影响焚烧***的稳定性，存在难以处理的问题。

如申请号为201410267429.7的中国发明专利公开了一种协同处理飞灰和垃圾渗滤液的方法，它是将碱性物、飞灰和垃圾渗滤液混合后，通过反应釜加热加压后，再进行固液分离从而实现飞灰中污染物处置的。该技术阐述了垃圾渗滤液与飞灰共处理的方法，但该方法需要用到反应釜在高温、高压条件下才能实现，实际应用所需条件较为苛刻，成本较高，并且针对的是垃圾渗滤液与飞灰的协同处理。目前急需一种针对垃圾渗滤液的浓缩液、垃圾焚烧飞灰以及大宗固废协同处理的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用大宗固废作为固化基料协同固化生活垃圾焚烧飞灰以及垃圾浓缩液制备固化体的方法，本发明在固化垃圾焚烧飞灰的同时，还能以垃圾浓缩液代替水参与固化反应，从而实现了垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液的共同安全处理处置。

为了达到上述目的，本发明提供一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液的处理方法，包括以下步骤：

(1)将垃圾焚烧飞灰、固化基料、固化剂投入干料混合器中进行混合搅拌，形成固体混合料；

(2)在固体混合料中加入垃圾浓缩液，继续搅拌，形成均匀的浆状固液混合物；

(3)将稳定剂加入浆状固液混合物中，搅拌均匀，并放入模具中，进行养护，形成固化体，所述固化体的增容比小于2.0。

(4)将固化体放置在垃圾填埋场的指定区域存放或填埋。它符合《生活垃圾焚烧飞灰固化稳定化处理技术标准》的要求，并按有关标准定期检测。

进一步地，所述的固化基料由粉煤灰、铁矿尾矿粉、脱硫石膏、赤泥中的二种或三种或四种组成，固化基料的添加量占所有固体材料总质量的15％～40％，各固化基料的添加量占所有固体材料总质量的百分比分别为粉煤灰5％～15％，铁矿尾矿5％～12％，脱硫石膏4％～10％，赤泥1％～4％。

进一步地，所述的固化剂为水泥、膨润土、沸石、硅藻土的两种或三种或四种组成，固化剂的添加量为所有固体材料总质量的20％～30％，各固化剂的添加量占所有固体材料总质量的百分比分别为水泥5％～20％，膨润土5％～10％，沸石2％～8％，硅藻土3％～10％。

进一步地，所述稳定剂为硅酸钠、丙烯酸钠、氢氧化钠的2种或3种组成，稳定剂的添加量为所有固体材料总质量的7％～12％，其中丙烯酸钠和氢氧化钠的添加量分别占所有固体材料总质量的1～2％，硅酸钠的添加量为所有固体材料总质量的5％～10％，硅酸钠的摩尔浓度为2.0～3.3mol/L。

进一步地，所述垃圾焚烧飞灰的添加量为所有固体材料总质量的20％～50％。

进一步地，所述步骤(3)的养护时间至少为3天，所述固化体的增容比为1.3～1.9。

进一步地，所述垃圾浓缩液与所有固体材料的添加质量比为0.5:1～1:1。

进一步地，所述所有固体材料为垃圾焚烧飞灰、固化基料、固化剂以及稳定剂。

进一步地，所述步骤(1)中的搅拌时间为2～10分钟，步骤(2)中的搅拌时间为2～10分钟；步骤(3)中的搅拌时间为3～5分钟。

进一步地，所述步骤(3)中的养护时间为3～5天。

本发明的有益效果在于：

(1)利用大宗固废作为固化基料固化剂协同处理垃圾焚烧飞灰，实现了大宗固废资源化利用，大幅减少水泥的使用，且降低增容比和固化成本。降低增容比可减少固化体的容积，从而减少占用库容。本发明特别是针对飞灰中二噁英以及浓缩液中污染物具有极好的固化作用，提高了飞灰固化体稳定性和环境安全性，可以解决长期困扰垃圾焚烧厂可持续发展的垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液两大污染废物。

(2)本发明利用垃圾浓缩液作为溶剂参与飞灰固化，浓缩液和飞灰中的二噁英与富含硅、铝的固化剂进行充分的水合反应，同时利用固化基料的强大吸附能力以及稳定剂的活化效应针对污染物进行固化稳定化处理。

综上，本发明在保证固化体稳定性的基础上，不仅实现了垃圾焚烧飞灰的安全处置，同时还对垃圾填埋场和焚烧厂的垃圾浓缩液实现了原位资源化利用，此外粉煤灰、铁矿尾矿粉、脱硫石膏的使用大幅降低成本，具有广阔的应用前景，实现了垃圾浓缩液和垃圾焚烧飞灰在厂区内的协同共处置，大幅降低企业运行成本。

具体实施方式

为更加明确本发明实施例的技术方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液的处理方法，包括以下步骤：

本实施例所有固体材料的总质量为50kg；

(1)称取干燥后的垃圾焚烧飞灰15kg；

固化基料19.5kg，固化基料为粉煤灰、铁矿尾矿粉、脱硫石膏、赤泥组成，其中粉煤灰7.5kg、铁矿尾矿粉5kg，脱硫石膏5kg，赤泥2kg；

固化剂10.5kg，固化剂为膨润土、沸石、水泥组成，其中膨润土5kg，沸石2kg，水泥3.5kg；

将垃圾焚烧飞灰、固化基料和固化剂投入干料混合器中进行混合搅拌，均匀搅拌3分钟，形成固体混合料；

(2)在固体混合料中加入垃圾浓缩液25kg，继续搅拌3分钟，形成均匀的浆状固液混合物；

(3)将稳定剂加入浆状固液混合物中，搅拌均匀，搅拌时间为3分钟，所述稳定剂为硅酸钠、丙烯酸钠、氢氧化钠组成，其中硅酸钠4kg，丙烯酸钠0.5kg、氢氧化钠0.5kg；采用模具浇注成型制作工艺，将搅拌均匀的混合料装入0.1m³的模具中，养护48小时，形成固化体，所述固化体的增容比为1.3；

(4)将固化体放置在垃圾填埋场的指定区域存放或填埋。固化体符合《生活垃圾焚烧飞灰固化稳定化处理技术标准》的要求，并按有关标准定期检测。检测结果参见表1。

实施例2

本实施例所有固体材料的总质量为50kg；

(1)称取干燥后的垃圾焚烧飞灰17.5kg；

固化基料17kg，固化基料为粉煤灰、铁矿尾矿粉、脱硫石膏、赤泥组成，其中粉煤灰6kg、铁矿尾矿粉5kg，脱硫石膏4kg，赤泥2kg；

固化剂11.5kg，固化剂为膨润土、沸石、水泥组成，其中膨润土4kg，沸石3kg，水泥4.5kg，将垃圾焚烧飞灰、固化基料和固化剂投入干料混合器中进行混合搅拌，均匀搅拌2分钟，形成固体混合料；

(2)在固体混合料中加入垃圾浓缩液25kg，继续搅拌2分钟，形成均匀的浆状固液混合物；

(3)将稳定剂加入浆状固液混合物中，搅拌均匀，搅拌时间为5分钟，所述稳定剂为硅酸钠、丙烯酸钠组成，其中硅酸钠3kg，丙烯酸钠1kg；采用模具浇注成型制作工艺，将搅拌均匀的混合料装入0.1m³的模具中，养护48小时，形成固化体，所述固化体的增容比为1.9；

实施例3

本实施例所有固体材料的总质量为100kg；

(1)称取干燥后的垃圾焚烧飞灰40kg；

固化基料27kg，固化基料为粉煤灰、铁矿尾矿粉、脱硫石膏组成，其中粉煤灰12kg、铁矿尾矿粉10kg，脱硫石膏5kg；

固化剂26kg，固化剂为硅藻土、沸石、水泥组成，其中硅藻土8kg，沸石6kg、水泥12kg，将垃圾焚烧飞灰、固化基料和固化剂投入干料混合器中进行混合搅拌，均匀搅拌10分钟，形成固体混合料；

(2)在固体混合料中加入垃圾浓缩液60kg，继续搅拌10分钟，形成均匀的浆状固液混合物；

(3)将稳定剂加入浆状固液混合物中，搅拌均匀，搅拌时间为4分钟，所述稳定剂为硅酸钠、丙烯酸钠组成，其中硅酸钠5kg，丙烯酸钠2kg；采用模具浇注成型制作工艺，将搅拌均匀的混合料装入0.2m³的模具中，养护72小时，形成固化体，所述固化体的增容比为1.5；

实施例4

本实施例所有固体材料的总质量为100kg；

(1)称取干燥后的垃圾焚烧飞灰50kg；

固化基料17kg，固化基料为粉煤灰、铁矿尾矿粉、脱硫石膏组成，其中粉煤灰8kg、铁矿尾矿粉5kg，脱硫石膏4kg；

固化剂23kg，固化剂为膨润土、沸石、水泥组成，其中膨润土5kg，沸石3kg、水泥15kg；

将垃圾焚烧飞灰、固化基料和固化剂投入干料混合器中进行混合搅拌，均匀搅拌5分钟，形成固体混合料；

(2)在固体混合料中加入垃圾浓缩液60kg，继续搅拌5分钟，形成均匀的浆状固液混合物；

(3)将稳定剂加入浆状固液混合物中，搅拌均匀，搅拌时间为3分钟，所述稳定剂为硅酸钠、丙烯酸钠、氢氧化钠组成，其中硅酸钠8kg，丙烯酸钠1kg、氢氧化钠1kg；采用模具浇注成型制作工艺，将搅拌均匀的混合料装入0.3m³的模具中，养护48小时，形成固化体，所述固化体的增容比为1.7；

实施例5

本实施例所有固体材料的总质量为100kg；

(1)称取干燥后的垃圾焚烧飞灰44kg；

固化基料24kg，固化基料为粉煤灰、铁矿尾矿粉、脱硫石膏、赤泥组成，其中粉煤灰5kg、铁矿尾矿粉12kg，脱硫石膏6kg、赤泥1kg；

固化剂20kg，固化剂为膨润土、沸石、水泥、硅藻土组成，其中膨润土10kg，沸石2kg、水泥5kg、硅藻土3kg；

(2)在固体混合料中加入垃圾浓缩液70kg，继续搅拌3分钟，形成均匀的浆状固液混合物；

(3)将稳定剂加入浆状固液混合物中，搅拌均匀，搅拌时间为5分钟，所述稳定剂为硅酸钠、丙烯酸钠组成，其中硅酸钠10kg，丙烯酸钠2kg；采用模具浇注成型制作工艺，将搅拌均匀的混合料装入0.3m³的模具中，养护120小时，形成固化体，所述固化体的增容比为1.7；

实施例6

本实施例所有固体材料的总质量为100kg；

(1)称取干燥后的垃圾焚烧飞灰45kg；

固化基料15kg，固化基料为粉煤灰、铁矿尾矿粉、脱硫石膏、赤泥组成，其中粉煤灰5kg、铁矿尾矿粉5kg，脱硫石膏4kg、赤泥1kg；

固化剂30kg，固化剂为水泥、硅藻土组成，其中水泥20kg、硅藻土10kg；

(2)在固体混合料中加入垃圾浓缩液70kg，继续搅拌7分钟，形成均匀的浆状固液混合物；

(3)将稳定剂加入浆状固液混合物中，搅拌均匀，搅拌时间为5分钟，所述稳定剂为硅酸钠、丙烯酸钠、氢氧化钠组成，其中硅酸钠6kg，丙烯酸钠2kg、氢氧化钠2kg；采用模具浇注成型制作工艺，将搅拌均匀的混合料装入0.3m³的模具中，养护48小时，形成固化体，所述固化体的增容比为1.9；

实施例7

本实施例所有固体材料的总质量为100kg；

(1)称取干燥后的垃圾焚烧飞灰20kg；

固化基料40kg，固化基料为粉煤灰、铁矿尾矿粉、脱硫石膏、赤泥组成，其中粉煤灰25kg、铁矿尾矿粉12kg，脱硫石膏10kg、赤泥3kg；

固化剂33kg，固化剂为水泥、沸石、膨润土、硅藻土组成，其中水泥5kg、沸石8kg、膨润土10kg、硅藻土10kg；

(2)在固体混合料中加入垃圾浓缩液100kg，继续搅拌3分钟，形成均匀的浆状固液混合物；

(3)将稳定剂加入浆状固液混合物中，搅拌均匀，所述稳定剂为硅酸钠、丙烯酸钠组成，其中硅酸钠5kg，丙烯酸钠2kg；采用模具浇注成型制作工艺，将搅拌均匀的混合料装入0.3m³的模具中，养护48小时，形成固化体，所述固化体的增容比为1.9；

实施例1-7制成的固化体采用浇注成型工艺时，单个固化体外形厚度应大于0.3m但不超过0.7m，抗压强度大于1Mpa，抗冲击剥落率小于5％。并且固化体的浸出毒性应达到垃圾处置场入场控制标准要求。本发明固化体中二噁英的固化效率大于99％，重金属的固化效率大于95％。所述的固化体的抗浸泡试验后，不得有明显的龟裂或裂缝，抗压强度损失率应小于25％。

表1：固化体性能测试表

按照《生活垃圾焚烧飞灰固化稳定化处理技术标准》，本发明涉及到的名词定义如下：

垃圾焚烧飞灰：指生活垃圾焚烧厂正常运行和检修期间烟气净化***捕集或收集的飞灰及反应生成物，包括烟气净化***设备、烟道和烟囱底部沉积的灰尘及反应生成物。

垃圾渗滤液：渗滤液主要指垃圾焚烧场垃圾本身持水、垃圾分解产生的液体以及垃圾收运过程中带入的雨水。

垃圾浓缩液：将渗滤液采用生化和膜处理工艺处理后，50％～70％的液体通过膜的过滤作用实现达标排放，其余部分为浓缩液。

增容比：固化/稳定化形成的飞灰固化体体积与原飞灰体积的比值。

回喷法，即将渗滤液、浓缩液回喷到垃圾焚烧燃烧过程或尾气处理过程。

Claims

1.一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液的处理方法，包括以下步骤：

(3)将稳定剂加入浆状固液混合物中，搅拌均匀，并放入模具中，进行养护，形成固化体，所述固化体的增容比小于2.0；

(4)将固化体放置在垃圾填埋场的指定区域存放或填埋；

所述的固化基料由粉煤灰、铁矿尾矿粉、脱硫石膏、赤泥中的二种或三种或四种组成，固化基料的添加量占所有固体材料总质量的15％～40％，各固化基料的添加量占所有固体材料总质量的百分比分别为粉煤灰5％～15％，铁矿尾矿5％～12％，脱硫石膏4％～10％，赤泥1％～4％；

所述的固化剂为水泥、膨润土、沸石、硅藻土的两种或三种或四种组成，固化剂的添加量为所有固体材料总质量的20％～30％，各固化剂的添加量占所有固体材料总质量的百分比分别为水泥5％～20％，膨润土5％～10％，沸石2％～8％，硅藻土3％～10％；

所述稳定剂为硅酸钠、丙烯酸钠、氢氧化钠的2种或3种组成，稳定剂的添加量为所有固体材料总质量的7％～12％，其中丙烯酸钠和氢氧化钠的添加量分别占所有固体材料总质量的1～2％，硅酸钠的添加量为所有固体材料总质量的5％～10％，硅酸钠的摩尔浓度为2.0～3.3mol/L。

2.如权利要求1所述的一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液的处理方法，其特征在于，所述垃圾焚烧飞灰的添加量为所有固体材料总质量的20％～50％。

3.如权利要求1所述的一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液的处理方法，其特征在于，步骤(3)的养护时间至少为3天，所述固化体的增容比为1.3～1.9。

4.如权利要求1所述的一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液的处理方法，其特征在于，所述垃圾浓缩液与所有固体材料的添加质量比为0.5:1～1:1。

5.如权利要求1或2所述的一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液的处理方法，其特征在于，所述所有固体材料为垃圾焚烧飞灰、固化基料、固化剂以及稳定剂。

6.如权利要求1所述的一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液的处理方法，其特征在于，步骤(1)中的搅拌时间为2～10分钟，步骤(2)中的搅拌时间为2～10分钟；步骤(3)中的搅拌时间为3～5分钟。

7.如权利要求3所述的一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾浓缩液的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中的养护时间为3～5天。